角動量概念的完善和轉(zhuǎn)動有密切聯(lián)系,在研究物體的運動時,人們常常可以遇見質(zhì)點或質(zhì)點系繞某一確定點或軸線運動的情況.角動量不但能描述精典熱學(xué)中的運動狀態(tài),在近代數(shù)學(xué)理論中一直是表征微觀運動狀態(tài)的重要數(shù)學(xué)量,比如原子核的角動量,一般稱為原子核的載流子,就是描寫原子核特點的。角動量守恒定理和動量守恒定理一樣,是自然界最基本最普遍的定理之一。一、質(zhì)點角動量()的定義1、力對固定點的扭力方向:由左手螺旋法則;大小:稱力臂SI單位:N——力臂除以力即:左手四指從5.15.1力的作用療效,除了與力的大小有關(guān),還與力的方向和力的作用點有關(guān)。扭力是全面考慮這三要素的一個重要的概念。1、力矩定義(對O點)扭力與參考系的選擇有關(guān);定義:任取一點o,構(gòu)建座標(biāo)系oxyz,設(shè)質(zhì)點A的質(zhì)量為m,速率為、質(zhì)點對固定點的角動量方向:由左手螺旋定則確定,大小:2、質(zhì)點對固定點的角動量把位置矢量和動量矢量結(jié)合上去;角動量與參考點O的選擇有關(guān);說明扭矩和角動量時,須指明對哪一個點而言.(角動量的幾何含意:在單位時間內(nèi)掃過的面積,稱為它的掠面速率,即質(zhì)點以角速率作直徑的圓運動,相對圓心的角動量方向:與角速率的方向相同。
的輕桿,其兩端分別固定有質(zhì)量為m和3m的物體,取與桿垂直的固定軸O,重物m與O軸的距離為轉(zhuǎn)動的線速率為。求它們對轉(zhuǎn)軸的弱冠動量。3m解:兩球的角速率相等質(zhì)點對固定點的角動量定律em1、推導(dǎo)過程:dp由牛頓第二定理——對同一點的角動量在直角座標(biāo)系中的份量方式:質(zhì)點角動量定律微分方式質(zhì)點對參考點的角動量定律在慣性系中,質(zhì)點對某參考點的角動量對時間的變化率等于作用于質(zhì)點的合力對同一參考點的轉(zhuǎn)矩。對同一參考點,質(zhì)點(轉(zhuǎn)動物體)所受合外扭矩的沖量矩等于在這段時間內(nèi)質(zhì)點(轉(zhuǎn)動物體)角動量的增量。3、另一種敘述:dt稱為外扭矩的沖量矩(角沖量)沖量矩質(zhì)點角動量定律的積分方式:沖量矩沖量矩:反映在一段時間內(nèi)扭矩的時間積累作用.說明沖量、動量、動量定律.沖量矩、角動量、角動量定律.一直徑為R的光滑圓環(huán)放在豎直平面內(nèi).一質(zhì)的小球穿在圓環(huán)上,并可在圓環(huán)上滑動.小球開始時靜止于圓環(huán)上的點A(該點在通過環(huán)心O的水平面上),之后從A點開始下降.設(shè)小球與圓環(huán)間的磨擦略去不計.求小球滑到點B小球受重力和支持力作用,支持力的轉(zhuǎn)矩為零,重扭力垂直紙面向里由質(zhì)點的角動量定律三、質(zhì)點角動量守恒定理icle由角動量定律可知,()角動量守恒定理是數(shù)學(xué)學(xué)中最基本的定理之一,和動量守恒定理一樣,它除了適用于宏觀物體的運動,并且對于牛頓第二定理不能適用的微觀粒子的運動質(zhì)點系的動量定理定義,它也適用。

若質(zhì)點所受合力對某參考點的扭矩總保持為零,則質(zhì)點對該點的角動量保持不變。質(zhì)點對參考點的角動量守恒定理有兩種情況:角動量定律和角動量守恒定理也只是在慣性系中創(chuàng)立;Notes:質(zhì)點在有心力場中運動質(zhì)點系的動量定理定義,其角動量守恒.假若質(zhì)點在運動中遭到的力仍然指向某個固定的中心,這些力稱作有心力,該固定點稱為力心,行星圍繞太陽的橢圓運動中,相對于太陽的角動量保持不變.由于遭到的是有心力.勻速圓周運動質(zhì)點相對圓心的角動量守恒.Notes:對固定點O’,質(zhì)點m所受合外扭力:mgl對O’點角動量方向隨時間變化*合外扭矩、角動量均對同一點而言例:如圖,圓柱擺.點的角動量是否守恒?不守恒以逆秒針為正如圖,圓柱擺.對于o點的角動量是否守恒?由動量定律:繞行半周動量增量為:例:用細(xì)繩系一小球在光滑的水平面上作圓周運動,圓直徑r今平緩地拉下繩的另一端,使圓直徑逐漸降低.小球的速度v是多大?=8.10km=解:衛(wèi)星在運行時只受月球?qū)λ囊Γ较蛞恢敝赶虻匦膐,力的大小只依賴于兩點距離(這些力稱為有心力),對于O點,扭力為零,故衛(wèi)星對地心的角動量守恒。
衛(wèi)星在近地點A的角動量:衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點A的角動量:因角動量守恒,所以:于是:6.3km/s由于衛(wèi)星在運行時只受月球?qū)λ囊Γ怯行牧Γ瑢儆诒J貎?nèi)力,系統(tǒng)(衛(wèi)星和月球)的機械能守恒:.3km/由于衛(wèi)星在運行時只受月球?qū)λ娜f有引力,該力提供了向心力:為曲率直徑)※一般情況下,衛(wèi)星所在處的曲率直徑并不是其到地心的距離;若已知衛(wèi)星繞地運動的橢圓軌道等式,可依照高等物理的知識求解衛(wèi)星所在處的曲率
